【摘 要】
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人工电磁超材料（Electromagnetic Metamaterial,EMM）是一类通过结构设计具备特殊电磁响应的人工复合功能材料,由于其可具备自然材料不具备的电磁响应,EMM已广泛应用于伪装隐身、电子对抗、电磁防护等多个领域。本文以装备隐身与电磁伪装应用为目标,开展了柔性电磁散射调控超材料设计与验证研究,通过电磁调控超材料设计、柔性电子工艺加工、电磁散射测试验证,实现了宽角度稳定的柔性带通频
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人工电磁超材料（Electromagnetic Metamaterial,EMM）是一类通过结构设计具备特殊电磁响应的人工复合功能材料,由于其可具备自然材料不具备的电磁响应,EMM已广泛应用于伪装隐身、电子对抗、电磁防护等多个领域。本文以装备隐身与电磁伪装应用为目标,开展了柔性电磁散射调控超材料设计与验证研究,通过电磁调控超材料设计、柔性电子工艺加工、电磁散射测试验证,实现了宽角度稳定的柔性带通频率选择表面、柔性散射调控电磁超材料。针对传统刚性电磁超材料价格高昂、难以与目标实现柔性共形的问题,设计实现了具备宽角度稳定的柔性带通频率选择表面。优化了传统缝隙型带通结构角度稳定性和极化稳定性不佳的问题,在研习了电磁超材料工作原理的基础上设计出一款电小尺寸的风车螺线缝隙型带通FSS。所设计的带通FSS在C波段提供了6～8GHz的通带。由于其电尺寸仅为λ8/,在面对0°至±60°的宽角度入射波时,该带通型FSS表现出优异的稳定性。提出了一种二维电磁材料的柔性增材工艺加工方法,并通过风车螺线缝隙型设计完成了工艺可行性验证。测试表明,实现的风车螺线缝隙结构加工精度高于0.01mm,同时表现出良好的机械柔性,且相较于传统PCB工艺实现方式具备成本低、效率高的优势。针对复杂电磁环境下装备对电磁隐身的需求,设计了单极化散射调控型电磁超材料,在优化了传统带通频率选择表面后,通过引入变容二极管改变结构电容,从而控制电磁超材料的谐振频率,并实现了柔性化加工。仿真结果表明,所设计的柔性散射调控EMM可以实现1.7GHz-4.0GHz范围内对散射波的幅相调控。该设计有望满足复杂条件下装备隐身的需求。而后,改进了单极化散射调控超材料,设计出具备良好极化稳定性的散射调控超材料。所设计的双极化散射调控EMM可实现1.8GHz-4.5GHz频率范围内的散射幅相调控。同时,该结构为小电尺寸的对称结构,因而具备良好的极化稳定性。
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